Saldatura a scarica capacitiva
La saldatura a scarica capacitiva o a scarica di condensatori (capacitor discharge – CD) permette di saldare prigionieri metallici e altri elementi (studs) su lamiere con spessore minimo di 0,5 mm. La saldatura avviene mediante passaggio di una elevata concentrazione di energia, immagazzinata in una batteria di condensatori elettrolitici, attraverso la punta di innesco (tip) collocata all’estremità del prigioniero. Quando il ciclo di saldatura viene avviato, l’energia accumulata nei condensatori si scarica sulla lamiera attraverso il tip che, disintegrandosi, genera un arco elettrico; grazie a quest’ultimo si ha la fusione delle superfici del prigioniero e della lamiera. La saldatura dura da 1 a 3 millesimi di secondo, è caratterizzata da elevata omogeneità, da una zona di fusione molto circoscritta e da una penetrazione di pochi decimi di mm.
Tali caratteristiche permettono di saldare prigionieri su lamiere molto sottili e pulite senza lasciare nessun segno di deformazione meccanica o termica sulla superficie a vista, garantendo eccellenti risultati dal punto di vista estetico e una discreta tenuta meccanica.
Campo di applicazione standard: da M3 a M8 (fino a M12 con accessori speciali).
Il processo
Si distinguono due tipi di processo: la saldatura a contatto e la saldatura a sollevamento.
Nella prima, quando si avvia il processo, una molla all’interno della testa di saldatura spinge il prigioniero contro la lamiera su cui va saldato. La saldatura a contatto è indicata per saldature su lamiere in acciaio e zincate.
Nella saldatura a distanza (gap) o a sollevamento, invece, quando il ciclo di saldatura viene avviato, il prigioniero viene prima sollevato ad una distanza prefissata e poi spinto contro la superficie della lamiera da una molla, precedentemente attratta da un magnete all’interno della testa. Questo sistema è generalmente più veloce del sistema a contatto ed è consigliato per l’acciaio inox e per materiali con punti di fusione più bassi come alluminio e ottone.
Saldatura ad arco
La saldatura ad arco (drawn arc – DA) è un processo utilizzato per saldare prigionieri fino a M24 su lamiere con spessore rilevante (almeno 2 mm), con una penetrazione del perno nel materiale base che varia da 1 a 3 mm: sono pertanto possibili saldature con rapporto spessore lamiera/diametro stud fino a 1:4. Il ciclo di saldatura dura fino a 1 s con correnti fino a 3000 A, in base al diametro del prigioniero.
Per proteggere e contenere il bagno di saldatura vengono impiegate delle ferule ceramiche, che vengono rimosse dopo che il bagno di fusione si solidifica, rompendole con un martelletto. Tuttavia, per applicazioni particolari (in particolare per perni in alluminio e inox) e per diametri fino a 8-10 mm, è possibile saldare senza la ferula ceramica ma con protezione di gas inerte.
La saldatura ad arco garantisce la miglior tenuta possibile dei perni su materiali base di notevole spessore ed è molto impiegata nelle costruzioni metalliche civili e industriali, costruzioni navali e nella carpenteria pesante.
Campo di applicazione standard: da M3 a M24.
Saldatura ad arco corto
La saldatura ad arco corto (short cycle drawn arc – SC) è una variante della saldatura ad arco che permette di saldare prigionieri fino a M12, garantendo la stessa qualità e tenuta del processo ad arco, ma senza deformazioni, anche su lamiere di basso spessore (a partire da 0,6 mm): la penetrazione della saldatura infatti è di circa 0,4 mm e quindi tale da non compromettere la lamiera. Questo metodo di saldatura sfrutta amperaggi elevati e tempi di saldatura molto brevi (fino a 100 ms), seppur superiori a quelli della saldatura a scarica capacitiva.
La saldatura ad arco corto garantisce una maggiore tenuta meccanica dei perni rispetto al processo a scarica di condensatore, inoltre la saldatura risulta perfetta anche su lamiere ossidate, sporche o con rivestimenti galvanici.
Grazie alle caratteristiche di tenuta e di penetrazione limitata già citate, la tecnologia di processo short cycle è molto diffusa in campo automotive, in particolare per la saldatura di perni sulle scocche delle automobili.
Fino a diametri dello stud pari a 8 mm, è possibile saldare senza protezione del bagno di saldatura. Per diametri superiori, oppure per ottenere risultati ottimali anche dal punto di vista estetico, si protegge la zona di saldatura con gas inerte (generalmente una miscela formata da 82% di Argon e 18% di CO2), convogliato tramite una campana applicata alla pistola o alla testa automatica. Per la saldatura di perni su alluminio vengono utilizzate miscele di gas speciali.
Campo di applicazione standard: da M3 a M12.
Il processo
Il prigioniero viene dapprima posizionato sul materiale base, all’avvio del processo il perno viene sollevato tramite un magnete e a questo punto inizia l’arco elettrico di saldatura; l’arco fonde completamente l’estremità del prigioniero e la superficie della lamiera e, subito dopo, la molla della pistola spinge lo stud nel bagno di fusione che solidifica.
Saldatura ad arco radiale simmetrico (SRM®)
La saldatura ad arco radiale simmetrico (SRM®) è una tecnologia brevettata dall’azienda tedesca Soyer che permette di saldare prigionieri in ferro e acciaio inox con diametri elevati (fino a M16) anche su lamiere sottili, senza utilizzare le ferule ceramiche per la protezione del bagno di saldatura, tipiche del processo di saldatura ad arco. La tecnologia SRM® sfrutta un campo magnetico rotante che permette di ottenere i seguenti vantaggi:
- saldature con rapporto spessore lamiera-diametro prigioniero fino a 1:10 (rapporto max 1:4 per il processo ad arco);
- cordone di saldatura ridotto e regolare, eliminazione delle soffiature;
- assenza di spruzzi di saldatura;
- risparmio energetico del 70%, riduzione del tempo di saldatura del 60%;
- ottimo aspetto estetico con penetrazione dello stud nella lamiera ridotta del 60%.
Con questo innovativo processo, è possibile saldare comuni dadi inox da M8 a M12 su lamiere piene o forate, semplificando notevolmente le procedure di saldatura di tali elementi.
Campo di applicazione standard: da M3 a M16.
Il processo
Il prigioniero viene posizionato e messo a contatto con il materiale base, chiudendo così il circuito; all’avvio del processo il perno viene sollevato e si innesca l’arco elettrico; l’arco segue una traiettoria a spirale attraverso il campo magnetico generato e fonde l’estremità del prigioniero e la superficie della lamiera sull’intera sezione; il perno viene successivamente immerso nel bagno di fusione con una penetrazione ridotta. L’intero processo avviene in atmosfera controllata con gas di protezione.
